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Google量子電腦運算 五分鐘計出難題

By on December 11, 2024

原文刊於信報財經新聞「EJ Tech 創科鬥室」

美企谷歌（Google）的量子人工智能團隊，發表新型量子電腦處理器（QPU）Willow，晶片尺寸僅4平方厘米，已內建105個量子位元（Qubit）。在「隨機電路取樣」（RCS）基準測試，全球第二快超級電腦Frontier需時10秭年（10 Septillion）才計算好的答案，Willow不到5分鐘內就能完成。10秭年如要寫出來，則是10,000,000,000,000,000,000,000,000年，比宇宙年齡140億年長得多。

谷歌量子電腦冷卻系統，可讓新型量子晶片Willow在接近絕對零度的超低溫環境下運作。（影片截圖）

利加快開發新藥物新電池

除了必須在超低溫下發揮作用，糾錯亦是量子計算最大挑戰之一。谷歌今次把硬件量子位元，布置在Willow方形網格上，並設法對新晶片設計及編程。而每個量子位元，都與其最近鄰居相連。

研究人員發現，將網格從三乘三，增加到五乘五，再到七乘七時，錯誤率每次都下降兩倍；換言之，Willow增加的量子位元愈多，量子電腦就愈見可靠，成為首個「低於閾值」（Below Threshold）的系統。

Willow晶片在加州聖芭芭拉製造，這破解了量子領域近30來一直致力解決的「量子糾錯」難題。

Willow晶片尺寸僅4平方厘米，已內建105個量子位元。（YouTube影片擷圖）

谷歌研究人員向英國廣播公司（BBC）舉例，這相當於「如果你有一架單引擎飛機，它可以起飛，但兩個引擎更安全，四個引擎又更安全」。新技術有助開發新藥物、為電動車設計更有效率的電池，以及加速核融合及新能源替代方案的進展；研究結果發表在學術期刊《自然》。

至於傳統半導體晶片，國際商業機器（IBM）研究團隊亦取得重大突破，開發一種新型光學模組，每毫米連接多達51根光纖，是現有技術的6倍，讓晶片傳輸資訊量增加80倍。

IBM研光學模組高傳輸量晶片

數據中心互連電纜的長度，更可從一米延長至數百米，可在高濕度環境、攝氏零下40度至125度高溫下運作。IBM估計採用光纖技術後，訓練大型語言模型的時間，可由3個月減至3個星期，能源成本亦減少5倍。

IBM開發一種新型光學模組，每毫米連接多達51根光纖。（IBM網上圖片）

此外，美國晶片開發商Lightmatter主攻3D堆疊光子晶片，提供的光子互連容量為30 Tbps，光纖布線能讓1024個圖像處理器（GPU），在各自專門設計的機架同步運作，非常適合處理人工智能（AI）、大數據分析等大規模應用。該企今年10月獲得D輪融資4億美元（約31.2億港元），由普信（T. Rowe Price Associates）領投，其估值上升至44億美元（約343.2億港元）。

Lightmatter主攻3D堆疊光子晶片，該企在10月獲得D輪融資4億美元。（YouTube影片擷圖）

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